2023年2月24日，植物科學(xué)領(lǐng)域國際知名期刊Frontiers in Plant Science在線發(fā)表了題為“Development and cytological characterization of wheat–Thinopyrum intermedium translocation lines with novel stripe rust resistance gene”原創(chuàng)性研究成果，臨沂大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院為該論文的第一完成單位，胡曉君教授參與了本項(xiàng)研究，楊武云研究員和韓方普研究員為該項(xiàng)研究的通訊作者。
作為多年生的牧草，異源六倍體中間偃麥草（JJJSJSStSt，又名天藍(lán)冰草）具有根系發(fā)達(dá)、長勢旺盛、抗多種病蟲害、抗寒和抗旱等優(yōu)良性狀。由于易于小麥雜交，中間偃麥草作為優(yōu)良基因的供體被廣泛用于小麥遺傳改良。首先，國內(nèi)外研究人員利用中間偃麥草與小麥雜交創(chuàng)制了許多小麥-中間偃麥草部分雙二倍體，比如黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用中間偃麥草育成了中1~中5等八倍體小冰麥。隨后，研究人員利用創(chuàng)制的部分雙二倍體與小麥雜交獲得了一系列的小麥-中間偃麥草異源附加系，比如利用中1~中5與不同小麥雜交創(chuàng)制了兩套小麥-中間偃麥草異源附加系：TAI-11~17和TAI-21~27。小麥-中間偃麥草異源附加系的創(chuàng)制為外源基因的進(jìn)一步轉(zhuǎn)移和利用創(chuàng)造了條件。
該研究利用國內(nèi)優(yōu)勢條銹病生理小種CYR32、CYR33和CYR34對小麥-中間偃麥草異源附加系TAI-14接種鑒定時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含有中間偃麥草外源染色體片段時(shí)，TAI-14（44）表現(xiàn)為高抗條銹病，而當(dāng)外源片段丟失后，TAI-14（42）表現(xiàn)為高感條銹病，這表明在中間偃麥草外源染色體上存在一個(gè)抗條銹病位點(diǎn)，命名為YrT14。
為了進(jìn)一步定位和利用YrT14，研究人員利用染色體工程技術(shù)對異源附加系TAI-14的花粉進(jìn)行了物理輻射，從后代8100粒雜交后代中篩選到了153份小麥-中間偃麥草易位系，根據(jù)易位發(fā)生的位置和外源片段的大小，將篩選到的易位系劃分為小片段易位系、大片段易位系和中間插入易位系。在對易位系進(jìn)行回交改良中發(fā)現(xiàn)，易位系中科15和中科78無論是苗期還是成株期均表現(xiàn)為高抗條銹病，而且綜合農(nóng)藝性狀性優(yōu)良，二者可作為新的抗源用于小麥條銹病抗性育種。
將易位系的表型與核型相結(jié)合，利用基因組重測序技術(shù)，將抗病基因初步定位在中間偃麥草19號(hào)染色體（7J或7Js）636.7 - 724.8 Mb的區(qū)里區(qū)段內(nèi)，為基因的進(jìn)一步克隆奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
該項(xiàng)研究不僅發(fā)現(xiàn)了前人從未報(bào)道過的新基因，并且利用染色體工程技術(shù)創(chuàng)制了新材料，為小麥條銹病抗性育種提供了新抗源。該研究由臨沂大學(xué)、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、四川農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所和成都生物所合作完成。本研究得到了國家項(xiàng)目的資助。
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